一道关于物理斜面摩擦力的题

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/05 04:59:54
7. 重量为G的物体放在倾角为θ的斜面上,如图所示,物体与斜面间的动摩擦因素为0.6,现用力拉物体在斜面上匀速上升,问:F与斜面的夹角α为多大时最省力?

答案:π/2 –arctan 5/3

在线等,分我可以再加,麻烦详细点,谢谢了

根据受力分析,我们可以得到方程组:(物体与斜面正压力为N,方程里的摩擦因数我直接带0.6了)
Fsinα+N=Gcosθ……① Fcosα=0.6N+Gsinθ……②
将①带入②,得:
Fcosα=0.6*(Gcosθ-Fsinα)+Gsinθ
化简:
F(cosα+0.6sinα)=0.6Gcosθ+Gsinθ
等式右面全是常数,那么现在F的大小就和等式左面的α有关了,利用复角单函数的方法,我们把左面括号里的函数写成一个三角函数,即:
(5/根号34)*F*sin(α+arctan 5/3)=0.6Gcosθ+Gsinθ
现在我们要让F最小,就要让sin(α+arctan 5/3)最大,所以当α=π/2 –arctan 5/3时,sin(α+arctan 5/3)有最大值1,那么F同时也取得最小值。
不知道我说的详细不详细,有什么不会的再问我吧

由于物体在F作用下沿斜面匀速上升,故有Fcosα=Gsinθ+0.6(Gcosθ-Fsinα).
F=G(sinθ+0.6cosθ)/(cosα+0.6sinα)=G(sinθ+0.6cosθ)/sin(α+arctan0.6)
当α+arctan0.6=π/2 时,sin(α+arctan0.6)有最大值1,此时F最小,所以
α=π/2-arctan0.6时,F最省力。